基于公用通信網(wǎng)絡的智能圖像識別算法及測試評估 人臉識別

8基于公用通信網(wǎng)絡的智能圖像識別算法及測試評估人臉識別1范圍本文件規(guī)定了公用網(wǎng)絡視頻監(jiān)控人臉識別系統(tǒng)基本結構以及人臉采集要求求，性能要求和測試方法本文件適用于國內(nèi)公用通信網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)人臉識別算法設計和測試，產(chǎn)品的設計及評估具有指導意義。2規(guī)范性引用文件3術語、定義和縮略語下列術語和定義適用于本文件。通過應用視頻(包括音頻)技術遠程采集多媒體信息(如音頻、視頻、圖像、報警信號等),呈現(xiàn)給終端用戶的遠程通信服務。人臉圖像識別imagerecognition利用人臉識別技術，判別現(xiàn)場人臉圖像是否是人臉庫中的指定人或者存在于人臉庫中。從人臉圖像樣本中提取的，用于代表該樣本的特定物理量。采集特定已知人的人臉生物特征，抽取其特征并存儲的過程。8作為待識別圖像參與人臉識別測試。人臉圖像質(zhì)量qualityoffaceimage描述現(xiàn)場采集圖像中人臉數(shù)字圖像的一種綜合屬性，通常用人臉圖像的姿態(tài)(人臉正面、側面、仰俯等，一般包括三個維度的人臉姿態(tài)可能性)、分辨率、光照影響程度、面部是否遮擋等參數(shù)表示。靜態(tài)人臉識別staticfacerecognition對包含人臉的單張圖片或圖片庫進行識別稱為靜態(tài)人臉識別。動態(tài)人臉識別dynamicfacerecognition對前端采集點位采集到的連續(xù)視頻圖像(視頻流)、半連續(xù)視頻圖像(圖片流)進行的人臉識別稱為動態(tài)人臉識別人臉實時布控facerealtimesurveillance通過人臉識別系統(tǒng)的人臉特征比對功能，將人臉采集設備所采集的人臉與目標人或目標人群進行實時比對，一旦比中則報警。實時布控人員庫人臉識別系統(tǒng)對人臉圖像進行建模分析后提取出來的非結構化數(shù)據(jù)。每個目標人的人臉信息對應一個特征碼，用來相互比對、檢素。8人臉識別系統(tǒng)對布控庫內(nèi)所有的照片提取一追特征碼后，形成的特征碼庫。前端高清攝像機和人臉抓拍攝像機對路人進行人臉捕獲，捕獲到的人臉一定數(shù)量布控名單中的人員通過前端動態(tài)采集點位，被系統(tǒng)比中的人數(shù)采集點位的布控人員總數(shù)的比率。不在布控名單中的人員被系統(tǒng)比中的數(shù)量與所有通過前端動態(tài)采集點位人數(shù)總和的比視頻圖像中出現(xiàn)應該被檢測的目標或事件，且視頻圖像分析系統(tǒng)輸出了正確視頻圖像中出現(xiàn)應該被檢測的目標或事件，但視頻圖像分析系統(tǒng)未輸出正確視頻圖像中未出現(xiàn)應該被檢測的目標或事件，但視頻圖像分析系統(tǒng)輸出了檢測結果。88錯誤接受率falsepositiverate又稱誤識率、認假率。1:1人臉比對中被確認為正例的負例個數(shù)比上負例樣本總數(shù)1:1人臉比對中，通過調(diào)節(jié)比對的閥值，可使得錯誤拒絕率等于錯誤接受率，當(錯誤拒絕率=錯誤接受率)時的錯誤拒絕率或者錯誤接受率，稱為等錯誤率。又稱前1識別率、首選識別率、準確率。1:n人臉比對中，屬于系統(tǒng)的樣本中，被正確識別的樣本數(shù)比上屬于系統(tǒng)的樣本數(shù)。1:n人臉比對中，不屬于該系統(tǒng)注冊集的樣本被錯誤認成該系統(tǒng)的人比上不屬于該系統(tǒng)下列縮略語適用于本文件。CPU中央處理器CentralProcesingUnitIP互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議InternetProtocolROI感興趣區(qū)域RegionofInterestTPS每秒傳輸?shù)氖聞仗幚韨€數(shù)TransactionsPerSecond885.2人臉采集數(shù)據(jù)要求5.2.1動態(tài)人臉數(shù)據(jù)對動態(tài)人臉的數(shù)據(jù)要求，包括但不限于：1)視頻壓縮編碼類型：H264,H2653)圖像像素：大于100像素*100像素，小于4000像素*4000像素。b)人臉圖像：種類包括證件照、現(xiàn)場照和水印照。其中證件照建議采用公安部標準格式，358像素*441像素；現(xiàn)場照為現(xiàn)場拍攝的包含人臉圖像的照片；水印照為在人臉圖像上疊加了半透明狀態(tài)的文字、符號或圖案的水印的照片。人臉圖像質(zhì)量符合以下要求：1)瞳間距：兩眼瞳間距不小于60像素，建議90像素以上；2)人臉姿態(tài)角度：俯仰角不超過±15度，水平轉(zhuǎn)動角不超過±30度；3)分辨率：不小于100dpi;4)灰度：動態(tài)灰度范圍不小于180級或24位真彩色；5)清晰度人臉清晰、完整，五官清晰可見，人臉長寬比例不失真，無陰陽臉，無明顯拖尾、抖動等運動模糊：6)遮擋飾物頭發(fā)劉海不遮擋眉毛和眼睛，無口罩，無有色眼鏡，眼鏡框不遮擋眼睛，鏡片無反光，若戴粗框眼鏡注冊時建議采集兩張圖像，一張戴粗框眼鏡，一張不戴眼鏡；7)噪波：圖像無明顯噪波：8)光照：目標人周圍區(qū)域漫射光，無閃爍，光照不低于100Lux,人臉區(qū)域光照均勻，無明顯高光或反差：9)時間跨度：圖像人臉拍照年限與當前布控時間節(jié)點相差宜小于5歲。)圖片伴隨信息：宜包含拍攝時間、拍攝地點經(jīng)度、拍攝地點緯度、設備編碼、設備名稱等：d)路人特征：應不超過10KB/人。5.2.2靜態(tài)人臉數(shù)據(jù)標準對靜態(tài)人臉的數(shù)據(jù)要求，包括但不限于。a)文件格式：圖像文件格式：BMP,JPEG,PNG:b)人臉圖像：種類包括證件服、現(xiàn)場照和水印腸。其中證件照建議采用公安部標準格式，358像素*441像素：現(xiàn)場照為現(xiàn)場拍攝的包含人臉圖像的照片：水印照為在人臉圖像上疊加了半透明狀態(tài)的文字、符號或圖案的水印的照片。用于人臉識別的受8控或半受控數(shù)據(jù)，如人證核驗、移動終端、人臉識別門禁、人臉識別閘機等人臉采集照片符合下列要求；1)照片應為正面清晰頭像，頭部占照片尺寸的2/3;2)拍攝時頭和臉不得歪斜和側轉(zhuǎn)，不得張大嘴巴、歪嘴、做鬼臉；3)拍攝時不得遮擋眼睛眼角、臉部、鼻子、嘴巴；4)背景光照充足、無逆光、強光。c)圖片伴隨信息：宜包含拍攝時間、拍攝地點經(jīng)度、拍攝地點緯度、設備編碼、設備名稱等。6功能及性能要求6.1人臉定位應支持對輸入的圖片進行檢測，判斷其是否含有人臉信息并標注人臉位置。系統(tǒng)應提供以下人臉檢測功能：a)支持對輸入的圖片、實時、離線視頻流進行檢測，判斷其是否含有人臉并標注人臉位置和坐標；b)單圖多人臉支持輸出所有人臉的位置(單圖人臉數(shù)量<50人),按人臉大小排序(可自定義排序規(guī)則為人臉大小、位置排序等),并將重復人臉I(yè)D合并(同一個人的許多幀人臉給出同ID信息)。6.2.2性能要求人臉檢測的性能指標應滿足以下要求：a)人臉檢測算法的指標用檢出率和誤檢率，兩個指標共同對人臉檢測算法進行評價：b)應能檢測出視頻、圖像中的占有一定像素數(shù)、滿足一定角度的人臉，并輸出人臉的數(shù)量、大小(寬度、高度像素數(shù))等信息。采集數(shù)據(jù)要求見5.2;)靜態(tài)檢測要求檢出率不低于99.9%,誤檢率不高于0.05%:d)最大同畫面捕獲人臉數(shù)采集視頻流中人臉拍攝區(qū)域如同時出現(xiàn)多個人臉，至少可同時檢測抓拍10個人臉：e)人臉捕獲率應不低于97%,即每100個路人，系統(tǒng)漏插獲的人臉數(shù)不超過3個。6.3質(zhì)量評估支持對輸入的人臉圖片或視頻幀人臉判斷人臉質(zhì)量，輸出人臉模糊程度，區(qū)間[0,1],越小越模糊，越大越清斷：人臉光照明暗，區(qū)間[0,1],越小越暗，越大越亮：人臉正面程度，區(qū)間[0,1],越小越偏，越大越正：是否戴墨鏡，區(qū)間[0.1],越大越表示有墨鏡：人臉膚色，區(qū)間[0,1],越小越黑白，越大越正常膚色人臉綜合質(zhì)量分數(shù)，區(qū)間[0,1],越小質(zhì)量越差，越大越好。8應支持人臉建庫功能，建成人臉特征庫和圖片庫；建庫時可給人員添加標簽。建庫后也應能對人臉庫內(nèi)照片添加信息。應支持對輸入的人臉圖片進行特征值提取，輸出人臉圖片特征值。應支持對輸入的兩組人臉特征值進行比對，輸出相似度值，區(qū)間[0,1],越大越相似6.7.11:1比對系統(tǒng)應提供以下1:1人臉比對功能：a)在兩張人臉圖片均只包含一張人臉的情況下，支持對兩張人臉圖片進行特征值提取與相似度比對，輸出比對分數(shù)，區(qū)間[0,1],越大越相似：b)人臉比對算法的指標用正確接受率(識真率、通過率)與錯誤接受率(認假率)共同對人臉比對算法進行評價，根據(jù)實際應用設定閾值6.7.2性能要求證件照與現(xiàn)場照的1:1人臉比對的性能指標應滿足以下要求：a)認假率百分之一時，識真率不低于99.90%;b)認假率千分之一時，識真率不低于99.60%:)認假率萬分之一時，識真率不低于99%d)認假率十萬分之一時，識真率不低于98.5%:e)認假率百萬分之一時，識真率不低于96.5%:f)認假率千萬分之一時，識真率不低于94.5%。水印照與現(xiàn)場照的1:1人臉比對的性能指標應滿足以下要求：a)認假率百分之一時，識真率不低于99%b)認假率千分之一時，識真率不低于98%c)認假率萬分之一時，識真率不低于95%d)認假率十萬分之一時，識真率不低于92%:a)認假率百萬分之一時，識真率不低于90%功能要求系統(tǒng)應支持輸入一張人臉圖片，在人臉庫中檢索，輸出人臉圖片和人臉庫所有圖片的特征值，人臉圖片和人臉圖片庫中所有圖片的相似度分數(shù)和相似度最高的圖片。6.7.4性能要求81:n人臉比對的性能指標應滿足以下要求；a)人臉黑/白名單識別算法的指標用準確率與虛警率共同對人臉識別算法進行評價。b)人臉檢索算法的指標用前N識別率對人臉識別算法進行評價)當注冊為身份證照，識別為現(xiàn)場照時，1000萬證件照人臉庫首位命中檢索目標人員的概率在85%以上，前30位命中檢索目標人員的概率在95%以上。支持指定兩個人臉庫進行n:N比對，輸出兩個庫中相似度超過系統(tǒng)默認閾值的人臉對性能要求：100萬比1000萬的比對情況下，性能指標應達到誤報率在10-9的情況下，命中率不小于85%6.8動態(tài)比對支持對一張人臉圖片發(fā)起人臉動態(tài)比對，當目標人出現(xiàn)于攝像機畫面時，系統(tǒng)應實時報警，提供報警信息并發(fā)出聲音提示，同時顯示抓拍人員的人臉圖像、場景圖片(可選)及人臉布控庫比對命中照片。性能要求：在30萬布控庫下，當目標人出現(xiàn)于攝像機畫面時，報警延遲不超過5秒：在非布控名單誤報率不大于0.1%的情況下，布控名單命中率≥85%。6.9活體識別支持對輸入的人臉視頻連續(xù)幀判斷其是否為真人。6.9.1指令活體識別通過指令要求輸入的人臉視頻連續(xù)幀判斷其：a)是否做出張嘴動作，張嘴動作需明顯；b)是否做出向左/右轉(zhuǎn)頭動作，轉(zhuǎn)頭需緩慢且超過30度，)是否做出眨眼動作，眨眼需緩慢：d)是否做出抬頭/低頭動作，抬頭或低頭緩慢：e)綜合判斷是否是真實人臉視頻6.9.2紅外活體識別通過紅外攝像頭直接判斷輸入人臉視頻連續(xù)幀是否為真人。6.9.3靜默活體識別通過輸入人臉視頻連續(xù)幀和人臉信息直接判斷是否為真人系統(tǒng)應支持以下人臉屬性識別功能：a)支持對輸入的人臉圖片進行性別預測，年齡段估計，是否戴口罩判斷，是否帶墨鏡判斷，表情類別判斷，微笑程度判斷，人群劃分，維族人判別等8b)性別判別：0代表女性，1代表男性；)是否戴口罩：能夠檢測出戴口罩的人臉，并提示有口罩；d)是否戴墨鏡：墨鏡檢測結果為0,無墨鏡為1;)表情類別包括：喜悅、驚訝、恐懼、悲傷、憤怒、正常；0)微笑程度包括：是否微笑，微笑分值；g)人群劃分：可分為小孩類、成人類、老人類、外國類；h)維族人判別：可以對人臉進行判定是否為維族人。人臉屬性識別的性能指標應滿足以下要求a)性別識別率不低于99.3%;b)年齡估計±5歲以內(nèi)識別率不低于95%;)是否戴墨鏡識別率不低于97.3%(識別率=被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)/真實人測試比對總數(shù)*100%),支持輸入身份證照片正反面，得出：身份證人臉頭像：姓名、性別、年齡、地址、身份證號；簽發(fā)機關(身份證背面);有效期(身份證背面)。為了保證識別率，身份證可接受的最小尺寸為400*350。支持輸入銀行卡正面照片，得出銀行卡號及開卡行6.13參數(shù)設置應提供比對闖值、誤識率控制等參數(shù)設置功能。6.14用戶管理算法應具有權限管理功能，可以設置不同的角色，為每個角色分配一組操作權限。用戶應分為管理員用戶和普通用戶西類。管理員用戶具有最高的操作權限，可以添加或刪除普通用戶，可以為普通用戶分配角色6.15系統(tǒng)日志應能夠自動生成運行日志，記錄系統(tǒng)內(nèi)各模塊啟動、異常、恢復、關閉等狀態(tài)及發(fā)生時應能夠自動生成操作日志，記錄操作人員進入、退出系統(tǒng)的時間和主要操作歷史記錄。應提供操作日志查詢和導出功能。7.1測試設計原則7.1.1測試方案8測試前應制定詳細測試方案，測試方案從測試環(huán)境設計、測試對象的招募、測試對象的識別方式、測試流程等方面進行具體規(guī)定，指導測試的進行。測試宜在系統(tǒng)應用現(xiàn)場進行，若不具備條件，則應模擬與系統(tǒng)應用場景類似的測試環(huán)境。測試對象群體的年齡和性別，應與實際使用該系統(tǒng)的人群分布接近。測試對象用于注冊的人臉圖像質(zhì)量分布應與實際應用情況相符。測試對象的識別方式應模擬應用場景下使用該系統(tǒng)人群的典型識別方式在利用視頻錄像進行測試的情況下，應保證視頻錄像的播放速度與錄制速度相同。7.2功能測試7.2.1人臉定位考察系統(tǒng)對上傳的圖片進行檢測，判斷其是否含有人臉信息并標注人臉位置的功能考察系統(tǒng)對上傳的圖片、實時及離線視頻進行檢測，判斷其是否含有人臉信息，并將人臉信息返回的功能考察系統(tǒng)對上傳的人臉圖片進行質(zhì)量評估，并返回該人臉的質(zhì)量分數(shù)(范圍0至1,數(shù)值越大質(zhì)量越高)的功能。7.2.4人臉建庫考察對給定的人臉照片進行人臉建庫的功能考察系統(tǒng)對上傳的人臉圖片進行特征值提取的功能?？疾煜到y(tǒng)對兩個輸入的人臉特征值進行比對并返回相似度的功能。系統(tǒng)應支持以下靜態(tài)比對測試功能：a)人臉比對1:1:考察系統(tǒng)對上傳的兩張人臉圖片進行比對，并返回相似度的功能8b)人臉比對1:n:考察系統(tǒng)對上傳的一張單人臉圖片和多張人臉的圖片進行比對，并返回比對相似度的功能；o)人臉比對n:N:考察系統(tǒng)對兩個不同人臉庫里的所有圖片進行兩兩比對，并返回所有相似度大于閾值的結果的功能。7.2.8動態(tài)比對考察系統(tǒng)對上傳的一張人臉圖片與一段實時視頻或錄像進行比對，返回該人臉圖片與視頻中出現(xiàn)的人臉的相似度，當超出閾值進行報警并同時顯示抓拍人員的人臉圖像、場景圖片(可選)及人臉布控庫比對命中照片的功能7.2.9活體識別考察系統(tǒng)對連續(xù)人臉視頻進行張嘴、向左/右轉(zhuǎn)頭、眨眼、抬頭/低頭等動作，返回是否是為真人的功能。7.2.10屬性識別考察系統(tǒng)對上傳的人臉圖片進行分析，并返回性別、年齡等屬性信息的功能?？疾煜到y(tǒng)對上傳的一張身份證圖片進行識別并返回該圖片中文字信息的功能考察系統(tǒng)對上傳的一張銀行卡圖片進行識別并返回該圖片中文字信息的功能。7.3.1人臉檢測檢出率及誤檢率性能要求：輸入人臉圖片進行檢測，人臉的檢出率≥99.85%,誤檢率≤0.1%(檢出率-檢出人臉照片的張數(shù)/測試圖片總數(shù)*100%);(誤檢率-未含人臉照片張數(shù)測試圖片總數(shù)測試方法：記錄人臉圖片檢測張數(shù)，成功檢出人臉張數(shù)，誤檢張數(shù)，計算誤檢率。性能要求：證件照與現(xiàn)場照的1:1比對時：a)認假率百分之一時，識真率不低于99.90%;b)認假率千分之一時，識真率不低于99.60%;c)認假率萬分之一時，識真率不低于99%;d)認假率十萬分之一時，識真率不低于98.5%;e)認假率百萬分之一時，識真率不低于96.5%;f)認假率千萬分之一時，識真率不低于94.5%(識真率=被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)/真實人測試比對總數(shù)*100%)測試方法：記錄冒充者測試比對總數(shù)，真實人測試比對總數(shù)：a)記錄認假率為百分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閥值，計算出識真率；b)記錄認假率千分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)、比對閥值，計算出識真率；)記錄認假率萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閱值，計算出識真率；d)記錄認假率十萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閥值，計算出識真率；e)記錄認假率百萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閾值，計算出識真率；r)記錄認假率千萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閾值，計算出識真率性能要求：水印照與現(xiàn)場照的1:1比對時a)認假率百分之一時，識真率不低于99%;b)認假率千分之一時，識真率不低于98%;c)認假率萬分之一時，識真率不低于95%;d)認假率十萬分之一時，識真率不低于92%;e)認假率百萬分之一時，識真率不低于90%(識真率=被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)/真實人測試比對總數(shù)*100%)測試方法如下：記錄冒充者測試比對總數(shù)27968232(5289*5288),真實人測試比對總數(shù)：a)記錄認假率百分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閱值，計算出識真率：b)記錄認假率千分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閱值，計算出識真率c)記錄認假率萬分之一時，被系流識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閥值，計算出識真率：d)記錄認假率十萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閾值，計算出識真率：e)記錄認假率百萬分之一時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)、被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閾值，計算出識真率。7.3.4身份照與現(xiàn)場照1:N比對性能要求：注冊為身份證照，識別為現(xiàn)場照的1:N比對，在虛警率為0.05%、注冊人數(shù)為10000人的情況下，識別率≥75%(虛警率=不屬于測試系統(tǒng)的樣本被錯誤認成該系統(tǒng)的人/不屬于該系統(tǒng)的樣本*100%)(識別率=被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)/真實人測試比對總數(shù)*100%)8測試方法：記錄注冊身份證照數(shù)量(大于等于10000)、冒充者測試比對總數(shù)，虛警率為萬分之五時，被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)，同時記錄被系統(tǒng)接受的冒充者比對次數(shù)和比對閥值，計算出識別率。性能要求；在30萬布控庫下，在非布控名單誤報率不大于0.1%的情況下，布控名單命測試方法：記錄人臉庫圖像數(shù)量(大于等于30萬)、計算視頻中出現(xiàn)人臉數(shù)、目標人出現(xiàn)次數(shù)，記錄檢出人臉數(shù)、成功檢出人臉數(shù)和報警延遲時間，同時記錄閾值，計算出非布控名單誤檢率、布控名單識別率。7.3.6人臉屬性分析指標性能要求：對人臉相關屬性進行分析，其中：a)性別識別率≥99.3%;b)年齡估計±5歲以內(nèi)識別率≥95%;c)是否戴墨鏡識別率≥97.3%(識別率=被系統(tǒng)識別的真實人數(shù)/真實人測試比對總數(shù)測試方法如下：a)記錄進行性別識別的人臉照片數(shù)量，其中男性照片數(shù)量，女性照片數(shù)量，成功識別數(shù)量，計算出識別率；b)記錄進行年齡識別的人臉圖片數(shù)量，識別年齡估計±5歲以內(nèi)的圖片數(shù)量，計算出識c)記錄進行戴墨鏡識別的人臉照片數(shù)量，其中戴墨鏡數(shù)量、不戴數(shù)量，成功識別數(shù)量，計算出識別率。7.3.7處理指標性能要求包括：a)單機單線程人臉檢測，TPS≥10;b)單機單線程特征提取，TPS≥10;測試方法如下：a)記錄包含人臉原圖數(shù)量，系統(tǒng)檢測耗時，平均單張圖耗時，TPS,CPU最大利用率，內(nèi)存最大利用率：b)記錄人臉圖數(shù)量，系統(tǒng)特征提取耗時，平均單張圖耗時，IS,CPU最大利用率，內(nèi)存最大利用率%:c)記錄人臉圖數(shù)量。系統(tǒng)比對共耗時，單次比對時間，TPS,CPU最大利用率，內(nèi)存最大利用率。7.3.8單張人臉檢測耗時性能要求：單張人臉檢測時間<120ms測試方法：記錄包含人臉原圖數(shù)量，系統(tǒng)檢測耗時，